Funktionsweise von Kryptowährungen am Beispiel Bitcoin Kryptowährungen sind digitale Einheiten, die zur Durchführung des digitalen Zahlungsverkehrs, aber auch als Kapitalanlage und Spekulationsobjekt dienen. Bitcoin als älteste Kryptowährung wurde 2009 durch eine Person oder Gruppe unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto geschaffen. Ein bitcoin (BTC) besteht aus 107 (100 Millionen) Satoshi. Die Menge an bitcoins ist auf 21 Millionen begrenzt, davon sind derzeit 18,83 Millionen Bitcoins im Umlauf. Bitcoin arbeitet auf Basis der Blockchain-Technologie als zentraler Datenbank, die die durchgeführten Transaktionen mit bitcoins speichert und für das Bitcoin-Netzwerk öffentlich einsehbar macht.8
Der Zugang zu einer Kryptowährung erfolgt durch den Download eines entsprechenden Clients oder durch Registrierung bei einer digitalen Handelsplattform (Kryptobörse/Exchange oder Kryptobroker). Dabei wird ein privater Schlüssel (private key) generiert, der bei Bitcoin aus 64 Ziffern und Buchstaben besteht, und in der persönlichen Wallet-Datei (Geldbörse) gespeichert oder ausgedruckt (paper wallet) oder auf einem externen Speichermedium (hard wallet) aufbewahrt wird. Der Einsatz des privaten Schlüssels ist erforderlich, um über die eigenen bitcoins zu verfügen. Bitcoins können erworben werden, indem direkt auf dem digitale Marktplatz ein Verkäufer gefunden wird, eigene Waren oder Dienstleistungen gegen Zahlung von bitcoins angeboten werden oder an einer Kryptobörse bitcoins gekauft werden. Aus dem privaten Schlüssel werden mittels kryptographischer Formeln öffentliche Schlüssel/Adressen (public key/public address) abgeleitet, die aus 34 Ziffern und Buchstaben bestehen und die, ähnlich einer Kontonummer, zwischen Zahlungsempfänger und -absender ausgetauscht werden.
Die Verarbeitung und Speicherung aller Transaktionen erfolgt mit Hilfe der Blockchain-Technologie, die eine Art digitales Kontenbuch darstellt.9 Sie setzt sich aus kryptographisch verbundenen Blöcken zusammen, die sämtliche jemals mit bitcoins ausgeführten Transaktionen beinhalten. Die nachträgliche Veränderung einer Transaktion ist wegen der Verkettung der Blöcke nicht möglich. Die Blockchain ist also ein unveränderliches Aufbewahrungsmedium des Bitcoin-Systems.
Eine Transaktion mit bitcoins beinhaltet als öffentliche Elemente den Betrag, den Zeitpunkt sowie die öffentlichen Adressen der beteiligten Personen und wird vom Absender mit seinem (geheimen) privaten Schlüssel signiert. Anschließend wird der Auftrag unter einer Transaktions-ID (Tx-ID) in das Netzwerk gegeben und von Nodes (Knotenpunkten) im Netzwerk verbreitet und verifiziert. Full Nodes speichern jeweils eine Kopie der Blockchain. Daher können sie beispielsweise anhand der gespeicherten Daten feststellen, ob der Absender der bitcoins überhaupt über diesen Betrag verfügt oder ob eine Berechtigung für die Transaktion vorliegt, weil die Signatur des privaten Schlüssels zu dem öffentlichen Schlüssel des Absenders passt.
Die im Netzwerk auf Ausführung wartenden Aufträge werden von Minern (Mining Nodes) zu Blöcken zusammengefasst. Ein Block enthält etwa 4.200 unterschiedliche Transaktionen. Dabei werden Miner diejenigen Transaktionen bevorzugen, für die Absender (freiwillig) Transaktionsgebühren hinzugefügt haben. Bei der Vielzahl der Miner und wartenden Transaktionen werden parallel mehrere unterschiedliche Blöcke bearbeitet. Der Miner, dem es als Erstem gelingt einen korrekten Block aus den wartenden Aufträgen zusammenzusetzen, erhält eine Prämie von derzeit 6,25 bitcoins zuzüglich der Transaktionsgebühren. Der gefundene Block wird von den Nodes im Netzwerk auf Regelkonformität überprüft und bestätigt und anschließend an die bestehende Blockchain angefügt. Damit sind die in dem neuen Block enthaltenen Aufträge ausgeführt, und die Miner wenden sich anderen wartenden Aufträgen zu.
Das Zusammenfügen von Transaktionen zu Blöcken ist mit einem Puzzle vergleichbar. Ein neuer Block enthält immer eine Zeichenfolge (Hash), also ein „Puzzleteil“, des zuvor gefundenen Blocks sowie die Transaktions-IDs der einbezogenen, wartenden Aufträge als weitere „Puzzleteile“. Damit ein neuer Block entstehen kann, muss der Miner unter Einsatz von Rechenleistung die Nonce (number used once) suchen, die als letztes „Puzzleteil“ den Block vervollständigt und dafür sorgt, dass er regelkonform ist, also zum Beispiel einen vom System vorgegebenen Grenzhashwert nicht überschreitet. Die Nonce kann nicht errechnet, sondern nur durch Ausprobieren gefunden werden. Bei Bitcoin wird etwa alle zehn Minuten ein neuer Block zusammengesetzt.10
7 Vgl. https://de.statista.com/statistik/daten/studie/283301/umfrage/gesamtzahl-der-bitcoins-in-umlauf/
8 Vgl. Glücklich, Alexander: Blockchain für Anfänger, 2017.
9 Vgl. PricewaterhouseCoopers GmbH (Hrsg.): IFRS für die Praxis, Januar 2019.
10 Vgl. Hosp, Julian: Kryptowährungen, 2. Auflage, München 2018.